基于課程思政和科研驅(qū)動式教學(xué)的“材料分析測試方法”課程教學(xué)改革探索

王志峰 秦春玲 夏丹 李永艷

摘要“課程思政”和“科研驅(qū)動式教學(xué)”均已分別在眾多高校的不同課程中得到了實施和應(yīng)用，呈現(xiàn)出較好的教學(xué)效果。本文初步探究了課程思政和科研驅(qū)動式教學(xué)同時應(yīng)用于“材料分析測試方法”課程的教學(xué)改革，討論了其各自的作用和協(xié)同在一起的效果。發(fā)現(xiàn)當(dāng)課程思政和科研驅(qū)動式教學(xué)同時應(yīng)用于課程的教學(xué)改革時，兩者能夠產(chǎn)生一定的相互作用，使得教學(xué)目標(biāo)一致、彼此相互促進(jìn)、有機(jī)融合發(fā)展，教學(xué)效果顯著提高。兩者在其他方面對促進(jìn)教學(xué)的有益效果還有待在今后的課程中進(jìn)一步發(fā)掘，相關(guān)經(jīng)驗值得在未來系統(tǒng)總結(jié)。

關(guān)鍵詞 課程思政 科研驅(qū)動式教學(xué) 教學(xué)改革

中圖分類號：G424文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2021.29.040

Exploration on Teaching Reform of "Material Analysis and Testing Method" BasedonIdeologicalandPoliticalTeaching andScientificResearchDrivenTeaching

WANG Zhifeng， QIN Chunling， XIA Dan， LI Yongyan

（School of Materials Science and Engineering， Hebei University of Technology， Tianjin 300401）

Abstract"Curriculum Ideological and politics" and "research driven Teaching" have been implemented and applied in different courses in many colleges and universities， and have shown good teaching results. This paper preliminarily explorestheapplicationofIdeologicalandpoliticalteachingandscientificresearchdrivenTeachingintheteachingreform of "material analysis and testing methods"， and discusses their respective functions and synergistic effects. It is found that when the curriculum ideological and political and research driven teaching are applied to the curriculum teaching reform at the same time， they can have a certain interaction， make the teaching objectives consistent， promote each other， organically integrate and develop， and the teaching effect is significantly improved. The beneficial effects of the two on promoting teachingin otheraspectsneedtobefurtherexploredin thefuturecourses，and therelevantexperienceisworthy of systematic summary in the future.

KeywordsCurriculum Ideological and politics； scientific research driven teaching； teaching reform

引言

“材料分析測試方法”是國內(nèi)材料類專業(yè)的骨干核心課程，是材料科學(xué)研究中不可缺少的必修環(huán)節(jié)，是揭示材料結(jié)構(gòu)、原始特征的基本工具，是所有材料分析工作的重要基礎(chǔ)。該課程涉及的材料分析方法和檢測設(shè)備種類多，知識點多，原理復(fù)雜。近年來，隨著材料科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和高精密儀器制造水平的顯著提高，多項材料分析測試方法得到了快速發(fā)展，這些方法對科學(xué)研究的支撐和貢獻(xiàn)作用不斷加大，“材料分析測試方法”課程對學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)影響與日俱增。在此背景下，作者所在團(tuán)隊將課程思政和科研驅(qū)動式教學(xué)理念融入課程教學(xué)中，進(jìn)行了初步探索，取得了良好的效果。

1課程思政在“材料分析測試方法”教學(xué)改革中的應(yīng)用

1.1課程思政目標(biāo)

課程思政要求教師在知識傳授的同時要強(qiáng)調(diào)價值引領(lǐng)，并且在價值傳播的同時要凝聚知識底蘊(yùn)。[1]做好“材料分析測試方法”專業(yè)課程的課程思政，需要實現(xiàn)專業(yè)課與思政教育在學(xué)生價值引領(lǐng)和育人導(dǎo)向方面的有機(jī)結(jié)合。由此看出，課程思政的目標(biāo)簡單說就是做好“育人”，并且“育”的“人”是社會主義建設(shè)者和接班人，要使其樹立堅定的共產(chǎn)主義理想信念，擔(dān)負(fù)起民族復(fù)興的偉大使命?，F(xiàn)階段，大學(xué)生思政教育中不可或缺的重要內(nèi)容是要傳揚(yáng)“社會主義核心價值觀”，[2]使得所育的人具有“愛國、敬業(yè)、誠信、友善”等品質(zhì)，具有實事求是、愛崗奉獻(xiàn)的職業(yè)道德和工匠精神，這也是實現(xiàn)課程思政目標(biāo)的集中體現(xiàn)。

1.2思政元素的發(fā)掘與融入

充分發(fā)掘課程思政元素，是課程教學(xué)改革的重要環(huán)節(jié)。將大量與專業(yè)特點鍥合度高的思政案例融入并貫穿整個教學(xué)過程，從而使思政教育以潤物細(xì)無聲的方式實現(xiàn)隱性育人。結(jié)合“材料分析測試方法”課程的特點，作者團(tuán)隊在每個教學(xué)模塊中設(shè)置了合理的思政元素。

在“緒論及電子光學(xué)基礎(chǔ)”模塊中的思政元素：（1）結(jié)合電子顯微鏡的發(fā)展歷史、當(dāng)前國際最前沿技術(shù)，對比國內(nèi)企業(yè)案例，使學(xué)生加強(qiáng)創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學(xué)生的民族精神，工匠精神，樹立正確的人生觀。（2）鼓勵學(xué)生將材料分析測試方法與其他學(xué)科領(lǐng)域知識融合交叉，培養(yǎng)勇于探索的精神。（3）通過產(chǎn)品質(zhì)量追責(zé)問題，讓學(xué)生知道做任何事情要有責(zé)任感。

在“電子衍射與透射電鏡”模塊中的思政元素：（1）通過對材料檢測結(jié)果的分析，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力，實事求是的工作作風(fēng)以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。（2）隨著科技的發(fā)展，材料的制造精度不斷提高，可加工的尺寸大小越來越小，設(shè)備裝配后的最終性能呈幾十倍、上百倍的提高。在工作學(xué)習(xí)中，也要培養(yǎng)精益求精和積極向前的精神。

在“X射線衍射”模塊中的思政元素：（1）利用JADE軟件進(jìn)行X射線數(shù)據(jù)分析，要注意區(qū)分峰位相同物相標(biāo)定時標(biāo)定結(jié)果易混淆的問題，因此要培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)。（2）在高水平材料檢測設(shè)備下，造假首飾、文物等被暴露無疑，培養(yǎng)學(xué)生正確的價值觀、人生觀。

在“掃描電子顯微鏡與成分分析”模塊中的思政元素：（1）對材料某些性質(zhì)的判定，可以通過不同檢測設(shè)備進(jìn)行，不同檢測數(shù)據(jù)展現(xiàn)的結(jié)果相互印證某結(jié)論，引導(dǎo)學(xué)生多角度分析問題的能力。（2）我國南海深海海溝科考工作中發(fā)現(xiàn)了成片的塑料垃圾“海洋”，利用掃描電鏡觀察，發(fā)現(xiàn)海洋生物正依據(jù)這些塑料垃圾為“家”進(jìn)行繁衍，并可能帶來物種退化和變異問題。引導(dǎo)學(xué)生樹立綠色環(huán)保理念。

在“掃描探針顯微鏡”模塊中的思政元素：（1）中國正在進(jìn)行越來越多的諸如對月壤、隕石、對出土文物、深海探測物等進(jìn)行的各類材料檢測，增加學(xué)生的愛國精神和民族自豪感。（2）運(yùn)載火箭、衛(wèi)星等航空航天材料的研發(fā)，涉及數(shù)以萬計材料和零部件的研制和測試，需要無數(shù)個科研團(tuán)隊通力合作和協(xié)作，培養(yǎng)學(xué)生集體觀念和團(tuán)隊協(xié)作意識。

這些思政實例提升了課堂氛圍，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，將“職業(yè)理想、愛國精神、可持續(xù)性發(fā)展理念、職業(yè)道德”等多個方面的思政元素全面融入了課程教學(xué)中，取得了良好的教學(xué)效果。

2科研驅(qū)動式教學(xué)在“材料分析測試方法”教學(xué)改革中的應(yīng)用

2.1選用前沿科研成果，優(yōu)化教學(xué)案例

隨著材料、制造等相關(guān)行業(yè)的不斷發(fā)展，先進(jìn)的科研成果層出不窮，如球差矯正透射電子顯微鏡、冷凍電鏡等不斷為多個領(lǐng)域的科研提供強(qiáng)有力的支撐，還為“材料分析測試方法”課程提供了新鮮素材和改進(jìn)的持續(xù)動力。選用前沿科研成果作為案例，能夠優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，加深學(xué)生印象，達(dá)到更好的教學(xué)效果。[3]例如，在講授非晶態(tài)合金與晶態(tài)合金的區(qū)別時，作者展示了自己團(tuán)隊制備的納米多孔非晶合金的詳細(xì)表征結(jié)果，通過呈現(xiàn)材料原子分布結(jié)構(gòu)、X射線衍射圖譜、選區(qū)電子衍射圖譜、同步輻射等數(shù)據(jù)，加深學(xué)生對兩類不同合金結(jié)構(gòu)的認(rèn)識。進(jìn)一步地，作者將團(tuán)隊利用第一性原理計算，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)和多尺度模擬確定的非晶合金表面活性位點分布結(jié)果以三維動畫的形式展示給學(xué)生，使學(xué)生進(jìn)一步理解非晶態(tài)合金與晶態(tài)合金在活性位點分布和占比方面的顯著區(qū)別。這些前沿的科研成果作為教學(xué)案例，一方面能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和科研興趣，[4]另一方面能大大加深學(xué)生的記憶效果，有利于知識的理解和掌握，從而提高教學(xué)效果。

2.2結(jié)合豐富的科研活動，提升教學(xué)效果

全面推進(jìn)素質(zhì)教育，大力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力，將學(xué)生培養(yǎng)成具有競爭力的高層次人才，是新時期教師的重要使命。在教學(xué)工作中，通過帶領(lǐng)學(xué)生參加科研實驗、論文撰寫、大創(chuàng)項目申請和科技競賽，學(xué)生對各類材料分析測試方法有了更深的理解，接收的信息是鮮活的，印象是深刻的，不再需要死記硬背，整體教學(xué)效果得到了極大的提升。

通過將學(xué)生進(jìn)行分組，鼓勵每個小組調(diào)研感興趣方向的文獻(xiàn)，引導(dǎo)各小組以團(tuán)隊形式申報“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目”，學(xué)生充分發(fā)揮了主觀能動性，結(jié)合學(xué)校實際情況，逐步確定實驗材料與方法、設(shè)計研究內(nèi)容、凝練創(chuàng)新點、評估可行性，克服一個又一個的難題，積極準(zhǔn)備材料，申報了諸如“新型高熵金屬玻璃的表面脫合金及力學(xué)性能研究”“鍺基納米材料的三維多孔骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計及儲鋰性能調(diào)控”“多功能分級多孔氧化銅材料的開發(fā)”“生物質(zhì)蘆葦花用于鋰硫電池負(fù)極材料的研究”等課題，多數(shù)項目獲得了省級、校級大創(chuàng)項目的支持。學(xué)生作為申報主體，鍛煉了個人思考能力，并與集體思想相碰撞、相融合，每個人的綜合能力得到快速提升。

在項目執(zhí)行過程中，學(xué)生很好的鍛煉了實驗動手能力，熟悉了儀器的操作方法，對所制備材料規(guī)劃了詳細(xì)的檢測方案，并實施了測試和分析。例如，在“基于天然硅鐵礦的低成本能源存儲材料的設(shè)計與儲鋰性能研究”項目實施過程中，學(xué)生操作了合金熔煉設(shè)備，對材料前驅(qū)體實施了化學(xué)腐蝕，對所得產(chǎn)物進(jìn)行了電池封裝和電化學(xué)性能測試，一系列的操作大大鍛煉了學(xué)生的實踐能力。在對腐蝕產(chǎn)物的表征工作中，學(xué)生親自體驗了“材料分析測試方法”課程中的X射線衍射測試、掃描/透射電子顯微鏡測試、能譜測試等，并對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，加深了對材料分析測試方法的理解，促進(jìn)了相關(guān)知識的吸收。

在成果整理發(fā)表過程中，學(xué)生鍛煉了利用專業(yè)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析的能力，鍛煉了專業(yè)科研繪圖的能力，鍛煉了專業(yè)英語讀寫能力和專業(yè)論文寫作能力。最后，部分優(yōu)秀成果能夠發(fā)表在SCI/EI檢索刊物上，極大的增強(qiáng)了學(xué)生的自信心，提高了研究興趣。在依托相關(guān)成果參加科技競賽的過程中，學(xué)生的科研熱情進(jìn)一步被激發(fā)。根據(jù)賽事的相關(guān)要求，學(xué)生準(zhǔn)備相關(guān)文件、路演PPT，模擬答辯和提問環(huán)節(jié)，經(jīng)過一輪輪比拼，多個項目取得了省級競賽的獲獎。

科研驅(qū)動式教學(xué)，激發(fā)了學(xué)生的科研熱情，鍛煉了實踐能力，培養(yǎng)了創(chuàng)新精神，拓寬了科研視野，引發(fā)了學(xué)生的深度思考，并在無形中提高了學(xué)生的溝通能力和團(tuán)隊協(xié)作能力。通過科研訓(xùn)練，學(xué)生獲得了相關(guān)成果，提高了自信，非?？释M(jìn)一步研究感興趣的課題。部分學(xué)生即便沒有獲得項目資助或論文成果，也通過分析相關(guān)原因，不斷改善了自己。通過科研驅(qū)動式教學(xué)，學(xué)生渴望獲得問題的答案，并通過自身努力親自獲取答案，不但掌握了“材料分析測試方法”的相關(guān)知識，還萌發(fā)了接受更系統(tǒng)科研訓(xùn)練，進(jìn)一步報考碩士研究生的想法。

3課程思政與科研驅(qū)動式教學(xué)的融合

課程思政與科研驅(qū)動式教學(xué)的目標(biāo)實質(zhì)上是一致的，即都是“育人”，都在向?qū)W生傳播積極思想、正確價值觀和正能量。課程思政通過專業(yè)理論與實踐中精彩豐富的案例、科學(xué)家充滿正能量的故事等培養(yǎng)了學(xué)生高度的愛國熱情和社會責(zé)任感，以及科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、團(tuán)隊合作、誠實守信、禮貌待人等品質(zhì)。通過對材料分析測試設(shè)備的國內(nèi)外發(fā)展歷史與趨勢分析，引發(fā)學(xué)生深入思考，培養(yǎng)學(xué)生的歷史責(zé)任感、民族使命感和自豪感，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀。利用思政語言特殊的邏輯性和說服力，跳出具體的課程問題，站在更高角度深思與分析，培養(yǎng)學(xué)生高瞻遠(yuǎn)矚的全局觀和綜合分析問題的能力。課程思政潛移默化的培養(yǎng)了學(xué)生的愛國、敬業(yè)、誠信、友善等品質(zhì)，與社會主義核心價值觀對公民個人層面的要求相一致，育人效果突出?？蒲序?qū)動式教學(xué)培養(yǎng)了學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新思想、吃苦精神、求實作風(fēng)、嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度、敬業(yè)精神、協(xié)作意識等大量優(yōu)秀品質(zhì)，激發(fā)了學(xué)生的求知欲和探索精神，學(xué)生在一次又一次解決目標(biāo)任務(wù)的過程中不斷突破自我，實現(xiàn)自身綜合素質(zhì)的逐步提高，并且養(yǎng)成了良好的科研習(xí)慣、做事習(xí)慣，育人效果顯著?？梢?，課程思政與科研驅(qū)動式教學(xué)在育人目標(biāo)上存在一致性，在育人效果上有相通之處。

在實施過程中，課程思政與科研驅(qū)動式教學(xué)兩者相互融合，相互促進(jìn)。課程思政以其強(qiáng)大的思想感染力激勵科研驅(qū)動式教學(xué)過程中學(xué)生保持對科研和工作的積極態(tài)度、持續(xù)創(chuàng)新精神和協(xié)作意識等品質(zhì)，以家國情懷和高度的責(zé)任感鞭策學(xué)生在學(xué)習(xí)和科研中始終保持肯吃苦的精神和崇高的敬業(yè)精神，以正確的世界觀引領(lǐng)學(xué)生科研過程中的求實作風(fēng)和去偽存真的態(tài)度。同時，科研驅(qū)動式教學(xué)以特色鮮明的實踐訓(xùn)練全面提高學(xué)生綜合素質(zhì)，學(xué)生有思、有想、有突破，滿滿正能量，這其實是課程思政效果的體現(xiàn)?？梢姡n程思政與科研驅(qū)動式教學(xué)兩者在某些方面已有機(jī)融合在了一起。

4結(jié)語

課程思政和科研驅(qū)動式教學(xué)都是高校實現(xiàn)育人目標(biāo)的重要武器，本文初步探究了兩者同時應(yīng)用于“材料分析測試方法”課程的教學(xué)改革，討論了其各自的作用和協(xié)同在一起的效果。當(dāng)課程思政和科研驅(qū)動式教學(xué)同時應(yīng)用于某門課程的教學(xué)改革時，兩者能夠產(chǎn)生一定的相互作用，使得教學(xué)目標(biāo)一致、彼此相互促進(jìn)、有機(jī)融合發(fā)展。課程思政和科研驅(qū)動式教學(xué)對“材料分析測試方法”課程的教學(xué)改革起到了積極的作用，發(fā)揮了有益的效果，但仍有很大的發(fā)展空間。兩者在其他方面對促進(jìn)教學(xué)的有益效果還有待在今后的課程中進(jìn)一步發(fā)掘，兩者應(yīng)用于其他課程中的實施效果也有待進(jìn)一步的實踐，相關(guān)經(jīng)驗值得在未來系統(tǒng)總結(jié)和推廣。

基金項目：2020年度河北省自然科學(xué)基金面上項目“結(jié)構(gòu)強(qiáng)健型納米多孔非晶合金@氧化物載硫網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)調(diào)控及對電化學(xué)性能的影響機(jī)制研究”（E2020202071）

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